JP2018512291A - ねじ止め装置及びねじ - Google Patents

Abstract

本発明は、回転駆動できるカップリング入力部とカップリング出力部とを有するカップリングを備え、設置方向にねじを基板に留め付けるための装置であって、カップリングが噛合状態にある際に、カップリング入力部はトルクを伝達するようにカップリング出力部に接続され、カップリングが離脱状態にある際に、カップリング入力部はカップリング出力部に対して自由に回転可能であることを特徴とする装置に関する。カップリングの噛合状態から始まって、設置方向で所定の距離を超えてカップリング入力部からカップリング出力部が動いた場合、カップリングは離脱する。カップリング入力部はねじ装置のドリルチャックに挿入する挿入端を有する。装置は、カップリング入力部の設置方向での動きを制限する変位制限装置をさらに備える。この変位制限装置は、基板に配置する基板支持具と、カップリング入力部と接触するための止め具とを備える。設置方向で測られる基板支持具と止め具の距離はカップリング入力部、カップリング出力部、及びねじの寸法に対応し、所定の設置深まで基板にねじがねじ止めされる際にカップリングは離脱する。本発明は、設置方向で測られる基板支持具と止め具の距離を調節することができる調整装置により特徴付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、ねじを基板（被ねじ止め部材）にねじ止めするための装置及びねじに関する。

ねじは通常、設置方向で基板にねじをねじ止めするための締結部と、ねじ駆動部を有する頭部とを有する。装着部をねじに締結するための取付部を有し、取付部がねじとして形成されることが多いねじが知られている。

用途によっては、ねじを基板にねじ止めする際のねじ深さが所定値を上回ることがなく又は下回ることもないことが望ましい。所定のねじ深さを確保するために、ねじを基板にねじ止めする際のねじ装置の前方への動きを制限する変位制限装置が用いられ、所望のねじ深さに到達すると、ねじがねじ装置から離脱する。しかし、そのようなねじ装置の構成は非常に複雑であり、でなければ個別の用途に用いることはできない。さらに、所望の正確さでねじ深さを予め設定することはできず、例えば摩耗により経時変化が発生する。

本発明の目的の一つは、正確な変位制限を容易に行うことができるような、ねじを基板にねじ止めするための装置及びねじを提供することである。

本発明の第１の態様において、設置方向にねじを基板にねじ止めするための装置は、回転駆動することができるカップリング入力部とカップリング出力部とを有する、カップリングを備え、カップリングがカップリング状態にある際に、カップリング入力部はトルクを伝達するようにカップリング出力部に接続され、カップリングが離脱状態にある際にカップリング入力部はカップリング出力部に対し自由に回転可能であり、カップリングのカップリング状態から始まって、カップリング入力部の設置方向で所定の範囲を超えてカップリング入力部からカップリング出力部が動いた場合、カップリングは離脱することを特徴とする装置である。ここでいうカップリング入力部は、ねじ装置のドリルチャックに挿入する挿入端を有する。さらに装置は、カップリング入力部の設置方向での動きを制限する変位制限装置を備え、変位制限装置は基板との接触のための基板支持具と、カップリング入力部との接触のための止め具とを有する。設置方向で測られる基板支持具と止め具の距離は、カップリング入力部、カップリング出力部、及びねじの寸法に対応し、よって一定の設置深さでねじが基板にねじ止めされた際にはカップリングが離脱する。これは、設置方向で測られる基板支持具と止め具の距離を調節する調整装置により達成される。このようにして、所定のねじ深さからの不所望な逸脱を補償することができる。

本発明の一態様において、変位制限装置は基板支持具を有する支持部と止め具を有する止め部とを備え、調整装置は支持部の第１のねじと、止め部の第２のねじとを備え、第１のねじと第２のねじはお互いに噛み合わされ、よって支持部の止め部に対するねじれにより、設置方向で測られる基板支持具と止め具との設置方向の測定距離が変動する。支持部及び／又は止め部は、ねじの案内スリーブを備えることが特に好ましい。

本発明の一態様において、調整装置は、設置方向で測られる基板支持具と止め具の一つ又は複数の異なる距離で噛合するキャッチ装置を備える。これは、好ましくない基板支持具と止め具の距離の誤調整を補償する。

本発明の一態様において、カップリングは、離脱状態でカップリングに与圧を加える結合ばねを備える。結合ばねのばね力は、カップリング出力部に働き、カップリング入力部から離れるようにカップリング出力部に与圧を加えることが特に好ましい。

本発明の一態様において、カップリング入力部はその入力端に１つ又は複数の爪を備え、カップリング出力部はその出力端に１つ又は複数の爪を備え、トルクを伝達するためのカップリング入力部のカップリング出力部への接続のために、入力端の爪と出力端の爪とはお互いに噛合する。

本発明の一態様において、カップリング出力部はねじの頭部を備え、カップリング入力部は頭部のレセプタクルを備える。そして、ねじの頭部は、レセプタクルから直接離脱する。別の態様において、カップリング出力部は、ねじの頭部のレセプタクルを備える。そして、レセプタクルは、その中に収納されるねじの頭部とともにカップリング入力部から離脱する。レセプタクルは、レセプタクルからねじの頭部にトルクを伝達するための、内部ポリゴンソケットとして好ましくは形成される駆動ビットを備えることが特に好ましい。

本発明の一態様において、レセプタクルは、ねじの頭部に接続された移行部を案内するために、設置方向の幅が徐々に増加する案内部を有する。案内部は、幅が設置方向に円錐状に増加することが特に好ましい。状況によっては、ねじの案内が基板にねじを設置する際の深さの一貫性の向上に寄与する。

本発明の一態様において、調整方向は、調整リフト、換言すると調整装置の最大変位を制限する調整止め具を備える。止め部はこの調整止め具を有することが好ましい。それに代えて、支持部が調整止め具を有することもできる。

本発明の別の態様において、ねじは、設置方向にねじを基板にねじ止めするための締結部と、ねじに装着部を締結するための取付部と、外部ポリゴンヘッドとして形成されることが好ましいねじ駆動部を有する頭部とを有する。これは、設置方向に徐々に幅が増加するとともに設置方向で頭部につながる移行部により達成される。移行部は、設置方向に円錐状にその幅が増加することが好ましい。ねじは移行部で案内することができ、移行部は徐々にその幅が増加するとともに、場合によっては基板でのねじのねじ深さの一貫性に寄与する。

本発明の別の態様では、設置方向と横断方向、特に好ましくは設置方向と直角であるねじの一つの寸法が、頭部から取付部へと徐々に増加する。不適切な配置を避けることによりねじの案内が容易になり、場合によってはねじ装置の案内の際にねじの詰まりの防止につながる。

本発明の別の態様において、取付部は取付ねじを備え、ねじに装着部材をねじ止めする。

本発明の実施例は、添付の図面を参照しながら、以下においてより詳細に記載する。

設置方向にねじを基板にねじ止めするための装置の長手方向断面図である。 図１の装置を示す部分的長手方向断面図及び横断面図である。 ねじの側面図である。

図１及び図２は、設置方向３においてねじ２を基板（被ねじ止め部材、非表示）にねじ止めするためのねじ装置１を示す。ねじ装置１は、回転駆動可能なカップリング入力部５とカップリング出力部６とを有する、カップリング４を備える。カップリング入力部５は、挿入端１３を有する駆動シャフト８と、好ましくはその駆動シャフト８に圧入によって締結され、強固に接続されている駆動環７とを備える。駆動環７はその入力端に４つの爪９を有する。カップリング出力部６は、ねじ２の頭部１５のレセプタクル１４を有する出力シャフト１０と、その出力シャフト１０に好ましくは圧入によって締結され、強固に接続されている出力環１１とを備える。出力環１１は、その出力端に４つの爪１２を有する。レセプタクル１４は、設置方向３に徐々に円錐状にその幅が増加する案内部２７を有し、ねじ２の頭部１５に接続されたねじの移行部２８の案内環を案内するように機能する。レセプタクル４は、６角形内部ソケット又は円形の６角形内部ソケットを有する。よってねじ２の頭部１５は、６角形外頭部又は円形の６角形ソケットを有する。磁石３７を凹部、好ましくは出力シャフトの穴に設けると、状況によっては爪２がより確実にレセプタクル１４に保持される。

特に入力端及び出力端での爪の突出を防ぐため、入力端及び／又は出力端の爪に接着グリースを塗布する。本発明の実施例において、カップリング入力部は入力端に１つ、２つ、３つ、又は４つ以上の爪を有し、カップリング出力部は出力端に１つ、２つ、３つ、又は４つ以上の爪を有する（ここでは非表示）。

ねじ装置１は、カップリング入力部５の設置方向３での動きを制限する変位制限装置１６をさらに備える。変位制限装置１６は、基板（非表示）との接触のための基板支持具１８を有する支持部１７と、カップリング入力部５との接触のための止め具２０を有する止め部１９とを備える。止め具２０は、設置方向とは逆の駆動シャフト８の対抗する止め部２６に位置する。支持部１７は、その端面が設置方向に基板支持具１８を形成する案内スリーブ２１を有し、案内スリーブ２１は雌ねじ２２を有する。止め部１９は、その端面が設置方向と反対側に止め具２０を形成する押圧スリーブ２３と、雄ねじ２４を有するねじ付きスリーブ２５とを有する。駆動シャフト８は、自らが押圧スリーブ２３内で自由に回転できるように装着される。

カップリング４は少なくとも部分的にねじ付きスリーブ２５に収容されるとともに、結合ばね２９を備える。結合ばね２９は、図１に示す通り、離脱した状態でカップリング４に与圧を加え、結合ばね２９のばね力はカップリング出力部６、好ましくは設置方向３とは反対向きのカップリング出力部６の第１の肩３０に働き、その一方でカップリング入力部５、好ましくは設置方向３を向いたカップリング入力部５の第２の肩３１に働く。結合ばね２９は、互いに離れた第１の肩３０と第２の肩３１を押圧し、カップリング出力部６がカップリング入力部５から離れるように与圧する。

基板（非表示）にねじ２をねじ止めするには、最初に挿入端１３をねじ締め機（非表示）のドリルチャックに挿入し、ねじ締め機の起動後すぐに駆動して回転させる。カップリング４が結合ばね２９に与圧されるため離脱状態にあるため、駆動シャフト８と入力端に爪９を有する駆動環７とを有するカップリング入力部５のみが駆動されて回転する。ねじ機構がねじ装置１とともに基板に押圧されて基板支持具１８が基板上に載置されるため、結合ばね２９のばね力に打ち勝ち、カップリング入力部５はカップリング出力部６に向けて動く。入力端の爪９と出力端の爪１２がお互い噛合うと、すぐにトルクがカップリング入力部５からカップリング出力部６に、カップリング４とレセプタクル１４を経由してねじ装置からねじ２に伝達され、最終的にねじ２は基板又は基板に形成された穴にねじ止めされる。

ねじ止めプロセス全体において、カップリング入力部５と基板との所定の距離は、変位制限装置１６によって、換言すると、設置方向３での基板支持具１８と止め具２０の距離によって確保される。ねじ２はその頭部１５とともに基板に向かって動くものの、レセプタクル１４は結合ばね２９によりねじ２の動きに従う。ねじ２は、出力端の爪１２が入力端の爪９から離脱するまで、駆動されてレセプタクル１４の周りを回転する。そして、カップリング出力部６は、設置方向３において所定の範囲を超えたときに、カップリング入力部５から離れる。よって、設置方向で測られる基板支持具１８と止め具２０の距離は、カップリング入力部５、カップリング出力部６、及びねじ２の寸法に対応することから、所定の設置深さまで基板にねじ２がねじ止めされたとき、カップリング４は確実に離脱する。

雌ねじ２２と雄ねじ２４とを備えた調整装置３２により、設置方向３で測られる基板支持具１８と止め具２０の距離、すなわちねじ２の基板へのねじ止め深さを調整することができる。雌ねじ２２と雄ねじ２４はお互いにかみ合い、支持部１７の止め部１９に対するねじれ具合によりねじ止め深さが変化する。この調整装置は、調整装置３２の調整ストロークを例えば３ｍｍに制限する調整止め具３８をさらに備える。実施例では、止め部１９が調整止め具３８を有する。ここで記載しない実施例においては、支持部が調整止め具を有する。

キャッチ装置３３は、調整装置３２の調整中に係止（ロック）するよう機能し、キャッチばね３４を有する。キャッチばね３４は、支持部１７の内部の複数の凹部３５に支持される一方で、止め部１９のねじ付きスリーブ２５の外部の平坦部３６でも支持される。支持部１７の止め部１９に対するねじれを起こすには、所定の抵抗力に打ち勝ってキャッチばね３４を変形させ、次の平坦部３６と噛合わせなければならない。

図３は、ねじ５１の一つの実施例を側面で正寸により示す。ボルト状のねじ５１は、設置方向５３沿いに基板（非表示）の穴にねじ止めする締結部５２と、穴の外側に配置する取付部５４と、ねじ５１にトルクを加えるための６角形外頭部として形成されるねじ駆動部５５を有するねじ頭５７とを備える。締結部５２は、雌ねじを穴にタッピング、特に穴内側に切削するためのセルフタッピングねじ部５６を有する。取付部５４は、装着部（非表示）、例えばナットをねじ５１にねじ止めするための取付ねじ６４を有する。取付ねじは、例えば８ｍｍの外径を有する。

ねじ５１は、設置方向に徐々に広がり、設置方向５３でねじ頭５７とつながる移行部５８をさらに備える。取付部５４はまた移行部５８にもつながり、したがって設置方向５３で測ったねじ５１の直径はねじ頭５７から取付部５４へと徐々に増加する。

締結部５２は、設置方向５３に２．５ｍｍのねじ長を有する。一体型のねじ５１は、好ましくは誘導焼入されたステンレス及び／又は好ましくはステンレス鋼から成り、少なくとも８００ＭＰａ、例えば１０００ＭＰａの材料硬度を有する。取付部５４は、締結対象部材に締結要素が留め付けされた後に、穴及び／又は穴とねじ５１の間の隙間を周辺から密閉する密封要素を配置することができる係止部６０を有する、環状部５９を有する。ここで記載しない実施例においては、締結部は直接取付ねじに接続され、両者の間に環は存在しない。その場合、締結部のねじ長は、例えば６．１ｍｍである。

締結要素５１を製造するため、成形法（Urformverfahren）によりインターフェイス構造５５を半製品に適用し、締結部５２を作製するためにセルフタッピングねじを転造法（Walzverfahren）で半製品に加工する。次にミリング工程で斜面６３が半製品の前端面に形成され、セルフタッピングねじと斜面６３がお互い重なってねじ引き込み部と雄ねじとを形成することが好ましい。

本発明はねじ装置を例として記載したが、本発明の装置は他の対象用途にも適している。さらに、ここで記載した個別の実施例の機能は、相互に排他的にならない限り、１つの実施例として所望の形態で組み合わせることができる。

Claims (15)

1. 回転駆動できるカップリング入力部とカップリング出力部とを有するカップリングを備え、設置方向にねじを基板（被ねじ止め部材）にねじ止めするための装置であって、
   前記カップリングがカップリング状態にある際に、前記カップリング入力部はトルクを伝達するように前記カップリング出力部に接続され、
   前記カップリングが離脱状態にある際に、前記カップリング入力部は前記カップリング出力部の周りを自由に回転可能であり、
   前記カップリングの前記カップリング状態から始まって、前記設置方向で所定の範囲を超えて前記カップリング入力部から前記カップリング出力部が動いた場合、前記カップリングは離脱し、
   前記カップリング入力部はねじ装置のドリルチャックに挿入する挿入端を有し、
   前記装置は、前記カップリング入力部の前記設置方向での変位を制限する変位制限装置をさらに備え、
   前記変位制限装置は前記基板との接触のための基板支持具と、前記カップリング入力部との接触のための止め具とを有し、
   前記設置方向で測られる前記基板支持具と前記止め具の距離は前記カップリング入力部、前記カップリング出力部、及び前記ねじの寸法に対応し、所定の設置深まで前記基板に前記ねじがねじ止めされる際に前記カップリングは離脱し、前記設置方向で測られる前記基板支持具と前記止め具の前記距離は調整装置により調節可能である
   ことを特徴とする装置。
2. 前記変位制限装置は前記基板支持具を有する支持部と前記止め具を有する止め部とを備え、前記調整装置は前記支持部の第１のねじと、前記止め部の第２のねじとを備え、前記第１のねじと前記第２のねじはお互いにねじ止めされ、よって前記支持部の前記止め部に対するねじれにより前記設置方向で測られる前記基板支持具と前記止め具の前記距離が変動する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記支持部及び／又は前記止め部が前記ねじの案内スリーブを備える、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記調整装置が前記設置方向で測られる前記基板支持具と前記止め具の１つ又は複数の距離で噛合するキャッチ装置を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の装置。
5. 前記カップリングがその離脱状態で前記カップリングに与圧を加える結合ばねを備える、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の装置。
6. 前記結合ばねのばね力が前記カップリング出力部に働き、前記カップリング入力部から離れるように前記カップリング出力部に与圧を加える、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記カップリング入力部は前記入力端で１つ又は複数の爪を備え、前記カップリング出力部は前記出力端で１つ又は複数の爪を備え、トルクを伝達するための前記カップリング入力部から前記カップリング出力部への接続のために前記入力端での前記爪と前記出力端の前記爪はお互いに噛合する、ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の装置。
8. 前記カップリング出力部は前記ねじの頭部を備え、前記カップリング入力部は前記頭部のレセプタクルを備える、ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載の装置。
9. 前記カップリング出力部は、前記ねじの頭部のレセプタクルを備える、ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載の装置。
10. 前記レセプタクルは、特に前記レセプタクルから前記ねじの前記頭部にトルクを伝達するための内部ポリゴンソケット又は円形の内部ソケットとして構成される駆動ビットを備える、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
11. 前記レセプタクルは、前記ねじの前記頭部に接続された前記ねじの移行部を案内するために前記設置方向の円錐状の幅が徐々に増加する案内部を有する、ことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１つに記載の装置。
12. 前記調整装置が調整装置３２の調整ストロークを制限する調整止め具を備える、ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１つに記載の装置。
13. 設置方向にねじを基板にねじ止めする締結部と、前記ねじに装着部を締結するための取付部と、特に外部ポリゴンヘッド又は外部円形ヘッドとして形成されるねじ駆動部を有する頭とを有する前記ねじであって、移行部は前記設置方向に徐々に円錐状の幅が増加するとともに前記設置方向で前記頭部に接続される、ことを特徴とする前記ねじ。
14. 前記設置方向と横断方向にある前記ねじの１つの寸法が前記頭から前記取付部へと徐々に増加する、ことを特徴とする請求項１３に記載のねじ。
15. 前記取付部が前記装着部を前記ねじにねじ止めするための取付ねじを有する、ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載のねじ。
    
    

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